La Biblia del Qudino : ¿Qué es un robot?

La palabra robot proviene del checo: robota, que significa trabajo duro o forzado. Se usó por primera vez durante la obra de teatro Rossum Universal Robots de Karel Čapek y su uso se extendió gracias a las obras de ciencia ficción creadas por el escritor Isaac Asimov , en cuyos  libros aparece por primera vez el termino robótica, como la ciencia de construir robots.

A menudo nos imaginamos a un robot como una máquina con forma humana que camina, habla, gesticula… pero en realidad es algo mucho más sencillo:

“Un robot es una máquina automática programable que es capaz de interpretar información del medio físico para modificar su conducta. Tiene la capacidad de interactuar con el entorno y, en función de ello, realizar unas funciones u otras.

 

Qudino es el cerebro que interpreta al mundo por  medio de sus sensores y acciona mediante sus actuadores.

Sensores: estos son los sentidos de nuestro robot con los que podrá ver, oir y tocar.

Actuadores: son las acciones, que puede realizar nuestro robot; moverse, iluminar, emitir sonidos y hasta cantar.

partes del robot

Si comparamos un robot con una persona, los sensores serían sus sentidos. Éstos transmiten información a su sistema de control o cerebro, modificando su comportamiento e influyendo sobre el mundo mediante sus actuadores. Además, un robot necesitará una fuente de energía para funcionar y una estructura física para sostener los elementos que lo componen.

El sistema de control: Qudino

El cerebro o Qudino es como un pequeño ordenador. Básicamente es un microcontrolador al que se le pueden conectar sensores (sentidos), y actuadores (músculos, voz, etc).

 

Qudino está formado por los siguientes componentes:

  • Pines de Entrada : se conectan Sensores
  • Pines de Salida: controlan a los Actuadores
  • Entrada micro-USB: a través de esta entrada la placa se comunica con el ordenador.
  • Entrada de baterías: la placa recibe energía de las baterías o la fuente de alimentación para poder funcionar.
  •  Led RGB: emite luz roja,verde, azul
  •  Zumbador: emite y capta sonido

Los sensores

Un sensor es un componente electrónico que transmite más o menos electricidad en función de un elemento físico, como la luz, el sonido, la distancia, etc. Si queremos conectar un sensor a nuestra placa, tendremos que averiguar primero si el sensor es digital o analógico.

El sensor digital

Un sensor digital solo puede tener dos valores: 1 o 0, todo o nada. Un ejemplo de sensor digital es un botón, en el que cuando pulsamos el botón éste vale 1, y cuando no lo pulsamos 0.

Botón
 Choque  

El sensor analógico

Un sensor analógico puede tener múltiples estados siendo capaz de transformar la cantidad de luz, temperatura u otros elementos físicos en un valor comprendido entre 0 y 5 volt. Un ejemplo de sensor analógico es un sensor de luz, donde dependiendo de la cantidad de luz que el sensor recibe dará un valor mayor o menor.

Perilla

 

 

 

 

Ojos

 

Los actuadores

Un actuador es un componente electrónico capaz de realizar una acción sobre el entorno. Por ejemplo, un motor que mueve una rueda, un LED que indica que un aparato está encendido, un altavoz que emite un sonido, etc.

Utilizando Qudino, todos los actuadores que utilicemos se conectan a un pin salida. Hay actuadores digitales , como un LED, que sólo tienen dos estados, mientras que otros, como un servomotor, pueden tener múltiples posiciones y por tanto ser analógicos.

Servo de posición  

¿Cómo piensa una placa controladora?

A veces se crea un proyecto o un robot que no se comporta como uno había pensado. Recuerda que tu placa controladora es el cerebro de tu máquina, pero es mucho más limitado que un cerebro humano.

    La placa controladora…

  • Piensa (procesa) las cosas de una en una, no puede hacer dos cosas a la vez.
  • Piensa y repite acciones muy rápido, tanto que a veces no podemos ni ver lo que está haciendo y hay que decirle que espere un poco.
  • Nunca hace nada que no le hayas dicho. Hay que programar todo lo que quieras que haga y darle las órdenes de una en una.
  • Normalmente, cuando la placa acaba su lista de órdenes, vuelve a empezar de nuevo, repitiendo su programación una y otra vez.
 

 

Algunos Vídeos

Robot que huye de la oscuridad

Construiremos un robot que huye de la oscuridad. Es decir, emularemos el comportamiento de algunos insectos que escapan cuando detectan una presencia que les obstruye la luz del sol, como señal de que un depredador se acerca.

¿Qué sensor utilizamos?
Ojo: detecta la luz ambiente.

¿Qué actuadores utilizamos?
Motores: son las que dan movimiento a las ruedas del robot.

Construimos el programa para el robot con Qublock

En el video podemos ver cómo huye el robot cuando la mano le tapa la luz.

Podemos también lograr el comportamiento inverso, es decir que el robot siga la oscuridad, solamente cambiando de posición los motores de la ruedas, invertimos las salidas que usamos en el caso anterior.
En el video podemos ver el resultado:

Cómo instalar Arduino con Qublock (en GNU/Linux)

Una vez descargado el archivo tar.xz extraerlo en una carpeta destinada al programa, por ejemplo /home/qubotica/programas/

Una vez extraído el programa en la carpeta, dar doble click al archivo de instalación.

 

Una vez terminada la instalación, aparece Arduino en nuestro menú de sistema o en el escritorio.

Ahora podemos ver cómo correr el Qublock


Si no se ejecuta, podemos marcar el archivo como ejecutable, presionando con el botón derecho sobre el archivo y modificando los permisos en las propiedades del archivo.

T1 Parpadeante (Qublock)

Conocimientos previos

  • Activar una salida digital
  • Señal digital
  • Encender un LED en ON/OFF
  • Función digitalWrite()
  • Función pinMode()
  • Sintaxis de un programa en Qudino
  • Conexión del Qudino a la computadora

¿Qué aprendo?

delay() Temporizar una señal de salida

Materiales

  • 1 Qudino
  • 1 Cable USB

parpadeo

Imagen programa en Qublock

Programa en Arduino:

/*
-----------------------------------
Parpadeante
-----------------------------------
Enciende un LED por un segundo y lo apaga por el mismo tiempo
*/
#include // incluye la librería Qudino
//------------------------------------
//Función principal
//------------------------------------
void setup() {
// Se ejecuta cada vez que el Qudino se inicia
pinMode( rojo , OUTPUT); // Inicializa el pin rojo como una salida
}
//------------------------------------
//Función cíclica
//------------------------------------
void loop()
// Esta función se mantiene ejecutando
{
// cuando este energizado el Qudino
digitalWrite(rojo,HIGH); // Enciende el LED
delay(1000);// Temporiza un segundo (1s = 1000ms)
digitalWrite(rojo,LOW);// Apaga el LED
delay(1000);// Temporiza un segundo (1s = 1000ms)
}
// Fin del programa

Ejercicios 2

Tip: 1s = 1000ms
puedes cambiar el color del led y los tiempos de apagado y encendido

T0 Inicio (Qublock)

¿Qué aprendo?

  • Sintaxis de un programa en Qublock
  • Conexión del Qudino a la computadora
  • Señal digital
  • Activar una salida digital
  • Encender una luz (LED)
  • Función digitalWrite()
  • Función pinMode()

Materiales:

  • 1 Qudino
  • 1 Cable USB
  • Programa en Qublock

Programa en el IDE de arduino

/* Inicio: Enciende un LED */
#include <Qudino.h> //librería qudino
void setup(){
//declara aquí las entradas y salidas, en este caso led azul, rojo o verde.
pinMode( azul , OUTPUT);
//declara el led azul como salida
}
// Esta función se mantiene ejecutando
void loop() {
//activa el led azul y lo enciende
digitalWrite(azul , HIGH);
}
// Fin del programa

Notas:

En programación, el ” // ” se utiliza para hacer comentarios, es muy útil para que puedas explicar algo acerca de la sintáxis de una línea de código. Un ejemplo de su uso es:

digitalWrite(azul,LOW); // Apaga el LED azul

Las señales digitales (encendido o apagado) están muy presentes en todos los sistemas, y muchos sensores trabajan sobre este principio.

Ejercicios:

  1. Verifica el encendido de led verde y rojo. Reemplaza el azul por otro color.
  2. Si reemplazas ENCENDIDO(HIGH) por APAGADO( LOW), el led se apaga.

Montando en TEDxUTN

Más sobre TEDxUTN

Escala de colores y acercamiento a la demostración de qudino
Escala de colores y acercamiento a la demostración de qudino

Muestra de qudino en TEDxUTN:

Dos “cerebros” qudino, fueron presentados en la UTN-BA, en forma de “Instalación Interactiva”, en el marco de TEDxUTN 2015.

Con el fin de interactuar con el publico, los qudinos fueron conectados a sensores de proximidad (ultrasónicos) y de presencia (PIR). Si el espectador viene de frente a  la instalación, es detectado, por el sensor ultrasónico de proximidad, que mide la distancia y cambia el color, de su led tricolor.

Con el fin de facilitar la acción del espectador y hacerlo intervenir en la obra,se coloco una alfombra con una escala de colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, violeta, blanco), para que este, camine por la misma. Si pisa el color azul ,el qudino enciende el led en azul,si pasa a verde el led cambia a ese color,así sucesivamente.

En ausencia de espectadores el led se pone blanco. Si el espectador se acerca por la derecha de la instalación,se dispara el sensor infrarrojo volumétrico (PIR), el qudino acciona un servo, que indica, que color enciende el led. Mediante una flecha, muestra en una semicircunferencia de colores dicho color,además emite una escala de sonidos (Do,Re…), estableciendo una relación sinestesica color-sonido. En ausencia de espectadores el led también es blanco.

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